Fatigue de flexion cyclique dans le fil d'acier inoxydable : où les défaillances commencent

Un fil qui survit à une seule flexion et un fil qui survit à un million de cycles sont deux spécifications différentes, même lorsque les deux sont de la même nuance et du même diamètre. La fatigue est un problème de surface et d'amplitude de contrainte, et la nuance ne fait que définir le point de départ.

Ce fil est fourni de 0,15 mm à 12 mm, recuit à 550-750 N/mm2 ou en trempe à ressort, en 304 et 316L. Pour un usage cyclique, la plage de traction, le niveau d'inspection de surface et le rayon de courbure dans la conception sont convenus ensemble, car chacun d'eux influence la durée de vie attendue.

Trois variables décident si un fil survit au cyclage : l'amplitude de contrainte qu'il subit, l'état de sa surface et la contrainte moyenne qui lui reste de la forme à laquelle il a été mis.

Spécifications du produit

Les trois variables

Amplitude de contrainte, pas résistance à la traction

Un fil chargé à 60 % de sa traction et relâché un million de fois échouera par fatigue bien avant d'atteindre cette charge une seule fois. Le chiffre pertinent est la contrainte alternée à la flexion, qui suit le rayon : un rayon plus serré augmente la déformation de surface à l'extérieur de la flexion.

Défauts de surface comme amorces de fissures

Sur un fil cyclé, l'extérieur de la flexion est en tension. Une ligne de filière, une rayure ou une bavure sur cette face concentre la contrainte et devient l'origine de la fissure, tandis que le même défaut sur une pièce droite statique est inoffensif. C'est pourquoi l'inspection de surface est spécifiée comme une ligne distincte pour l'usage cyclique.

Contrainte moyenne due à la forme installée

Un fil pré-formé dans une forme porte des contraintes résiduelles avant toute application de charge. Cette contrainte moyenne décale tout le cycle, et une pièce déjà en tension a moins de marge pour absorber la composante alternée.

Règles de conception qui augmentent la durée de vie

Maintenir le rayon au-dessus de la limite de formage

Un rayon de courbure d'un diamètre de fil est le minimum pratique pour le fil recuit ; en dessous, l'extérieur de la flexion est surentraîné avant même que la pièce ne bouge. Sur les pièces cyclées, le rayon doit être généreux plutôt qu'à la limite.

Soutenir la portée

Les longues portées non soutenues vibrent à leur propre fréquence, et cette résonance ajoute des cycles que la conception n'avait pas prévus. Des supports intermédiaires, ou une portée plus courte, achètent souvent plus de durée de vie qu'un fil plus résistant.

Éviter les soudures dans la zone de flexion

Une soudure dans une flexion est à la fois un concentrateur de contraintes et une microstructure plus grossière. Là où un assemblage soudé sera cyclé, le joint doit se trouver sur une ligne droite.

Applications

Tamis vibrants et mailles de séparation

Toile de tamisage tissée et soudée en 0,5-3 mm, où le fil subit une flexion continue de faible amplitude et où les défauts de surface décident de l'intervalle de service.

Tresse de tuyau et renfort de câble

Fil fin tressé autour d'un noyau, plié selon un petit rayon et cyclé lorsque le tuyau fléchit en service.

Clips, ressorts et formes de retenue

Pièces formées une fois puis fléchies à plusieurs reprises, où une trempe douce et un rayon généreux maintiennent la zone de flexion en dessous du point d'écrouissage.

Avantages du produit

• Surface traitée comme une variable de fatigue- les lignes de filière et les rayures sont inspectées pour l'usage cyclique, et non moyennées dans un contrôle de surface général.
• Plage de traction fixe par commande- une plage de traction sur les bobines maintient la force de formage et la contrainte résiduelle résultante constantes.
• Deux trempes d'une seule source- recuit pour les pièces formées puis cyclées, trempe à ressort pour les pièces qui doivent maintenir leur forme sous charge.
• Conseils de conception indiqués- le rayon minimum, le support de portée et la position de la soudure sont décrits dans le cadre de la sélection.
• Portée de nuance clairement indiquée- 304 pour un usage général, 316L lorsque les chlorures ou le lavage ajoutent de la corrosion au cas de fatigue.
• Gamme de tailles complète- 0,15-12 mm, de sorte que le fil de tamisage et le fil structurel soient spécifiés sur la même base.

Contrôle de la qualité

La nuance du fil machine est vérifiée avant tréfilage. Le diamètre est mesuré en ligne et aux extrémités de la bobine, la traction et l'allongement sont testés par coulée par lot selon ISO 6892-1, et la surface est inspectée pour les lignes de filière, les rayures et les bavures. Le cyclage par flexion ou torsion peut être effectué sur des lots d'échantillons lorsque l'application l'exige.

Notes de sélection et de commande

1. Indiquer le plus petit rayon de courbure et le nombre approximatif de cycles attendus en service.
2. Indiquer quelle face du fil est en tension à la flexion, afin que l'inspection de surface puisse s'y concentrer.
3. Confirmer si la pièce est pré-formée dans une forme, car cela ajoute une contrainte moyenne.
4. Indiquer l'espacement des supports, afin que la résonance soit prise en compte avant le choix de la nuance.
5. Fournir les tailles et le volume annuel pour une révision des tolérances et de l'emballage.

Envoyer le diamètre, le rayon de courbure, le nombre de cycles et l'environnement de service pour confirmation technique et devis.